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DE3226764A1 - Arrangement for converting a measurement voltage to a constant amplitude whilst retaining its frequency - Google Patents

Arrangement for converting a measurement voltage to a constant amplitude whilst retaining its frequency

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DE3226764A1
DE3226764A1 DE19823226764 DE3226764A DE3226764A1 DE 3226764 A1 DE3226764 A1 DE 3226764A1 DE 19823226764 DE19823226764 DE 19823226764 DE 3226764 A DE3226764 A DE 3226764A DE 3226764 A1 DE3226764 A1 DE 3226764A1
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Abstract

In the main application P 3205683.4-35, the measurement voltage is converted into a squarewave voltage and supplied to a switched-capacitor filter (9), the cut-off frequency of which is 1/100 of the clock frequency at the input (92). Extracting the clock frequency from the measurement frequency is done by a PLL circuit, in the control loop of which a stepping-down by a factor of 128 is carried out. The present arrangement replaces closed-loop control by open-loop control. A high-frequency pulse sequence of a generator (4) is used for determining the duration of a period of the measurement voltage (UM) by means of a counter (3). A pulse shaper stage (2) following the limiter circuit (1) supplies the signals for the beginning and end of a period. They also control the transfer of the count into a memory (5), from where a count corresponding to the duration of one period :256 is transferred into a counter (6) and a count corresponding to a duration of the period :128 is transferred into a counter (7). Both counters are counted down by the high-frequency pulse sequence. When the count drops below the stored value, the output (74) of the counter (7) outputs a signal which loads both counters with a new value from the memory (5). The output (64) of the sign stage of the counter (6) is directly used as clock signal source. <IMAGE>

Description

Anordnung zum Umsetzen einer Meßspannung unter BeibehaltungArrangement for converting a measuring voltage while maintaining it

ihrer Frequenz auf konstante Amplitude Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Umsetzen einer Meßspannung mit sich ändernder Amplitude und innerhalb eines bestimmten Bereiches beliebiger Frequenz in eine Spannung jeweils gleicher Frequenz mit konstanter Amplitude gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.their frequency to constant amplitude The invention relates to a Arrangement for converting a measuring voltage with changing amplitude and within a certain range of any frequency into a voltage of the same Constant amplitude frequency according to the preamble of claim 1.

Eine solche Anordnung ist Gegenstand der Hauptanmeldung P 32 05 683.4-35. Zur Ableitung eines die Grenzfrequenz des Tiefpasses steuernden Signals aus der Frequenz fM der Meßspannung ist dort ein PLL-Schaltkreis eingesetzt, in dessen Regelschleife eine Untersetzerstufe eingefügt ist.Such an arrangement is the subject of the main application P 32 05 683.4-35. To derive a signal that controls the cut-off frequency of the low-pass filter from the Frequency fM of the measuring voltage, a PLL circuit is used in its control loop a reduction stage is inserted.

Der Phasenkomparator des PLL-Schaltkreises vergleicht jeweils die Meßspannung mit der um den Faktor m zeitlich untersetzten Spannung, so daß am Eingang der Untersetzerstufe per Regelung eine Spannung der Frequenz m zum erhalten wird, die als Taktsignal zum Steuern der Grenzfrequenz des Tiefpasses benutzt wird. Nachteilig an dieser Lösung ist der Zeitbedarf der Regelung. Während dieser Einschwingzeit, die mehrere Hundert ms betragen kann, treten wegen der wandernden Grenzfrequenz des Tiefpasses Ausgangsspannungen mit unterschiedlichem Klirrfaktor auf. Sie stören besonders beim Einschalten aber auch beim Wobbeln, da sie die Meßergebnisse verfälschen können, sofern man nicht langsam genug den Wobbelbereich durchfährt.The phase comparator of the PLL circuit compares each of the Measurement voltage with the voltage reduced in time by the factor m, so that at the input the reduction stage a voltage of the frequency m is obtained by regulation, which is used as a clock signal to control the cut-off frequency of the low-pass filter. Disadvantageous in this solution is the time required for the regulation. During this settling time, which can be several hundred ms occur because of the wandering limit frequency of the low-pass filter on output voltages with different distortion factors. you disturb especially when switching on but also when wobbling, as they falsify the measurement results can, unless you drive slowly enough through the wobble area.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art die Ableitung des Taktsignals zum Steuern der Grenzfrequenz des Tiefpasses aus der Meßspannung zu beschleunigen und dadurch schnellere Wobbeldurchläufe zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The invention is based on the object in an arrangement of type mentioned at the beginning of the derivation of the clock signal for controlling the cutoff frequency to accelerate the low-pass filter from the measurement voltage and thereby faster sweeps to enable. This task is achieved by the characterizing features of the claim 1 solved.

Diese Lösung zeichnet sich gegenüber der älteren Lösung dadurch aus, daß die Frequenz fT des Taktsignals aus der Frequenz fM der Meßspannung direkt durch Ermitteln der jeweiligen Periodendauer der Meßspannung abgeleitet wird, so daß es kein Einschwingen wie bei einer Regelung gibt.This solution differs from the older solution in that that the frequency fT of the clock signal from the frequency fM of the measuring voltage directly through Determining the respective period of the measurement voltage is derived so that it there is no settling as with a regulation.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Appropriate refinements of the invention are set out in the subclaims marked.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, erläutert.In the following the invention is based on an embodiment, which is shown in the drawing, explained.

Es zeigen Fig. 1 das Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels, Fig. 2 ein Impulsdiagramm zu Fig. 1.1 shows the block diagram of the exemplary embodiment, FIG. 2 shows a timing diagram for FIG. 1.

Die umzusetzende Meßspannung UM wird in der Anordnung von Fig. 1 einer Begrenzerschaltung 1 zugeführt, die sie - wie in der Hauptanmeldung - in eine Rechteckspannung gleicher Frequenz fM umformt. Eine Signalformerschaltung 2 leitet aus den positiven Flanken dieser Rechteckspannung positive Impulse ab und aus den negativen Flanken negative Impulse.The measurement voltage UM to be converted is one in the arrangement of FIG Limiter circuit 1 supplied, which they - as in the main application - in a square wave voltage of the same frequency fM. A signal shaper circuit 2 derives from the positive Flanks of this square-wave voltage positive pulses from and off the negative flanks negative impulses.

Ein nachgeschalteter Zähler 3, an dessen Zähleingang 32 ein quarzstabilisierter Generator 4 angeschlossen ist, wird an seinem Steuereingang 31 jeweils durch die positiven Impulse der Signalformerschaltung 2 auf Null gesetzt und neu gestartet. Das geschieht nach Ablauf je einer vollen Periode der Rechteckspannung mit der Frequenz fM.A downstream counter 3, at whose counting input 32 a quartz stabilized Generator 4 is connected, is connected to its control input 31 by the positive pulses of the signal shaping circuit 2 set to zero and restarted. This happens after a full period of the square-wave voltage with the frequency has elapsed fM.

Die negativen Impulse der Signalformerschaltung werden dem Steuereingang 52 eines Speichers 5 zugeführt und bewirken, wenn sie auftreten, eine Übernahme des jeweiligen Zählerstandes des Zählers 3 über p parallele Eingangsleitungen 51 in den Speicher 5. Das geschieht jeweils im Abstand einer vollen Periodendauer der Rechteckspannung der Frequenz fM, aber um eine Halbperiode gegenüber dem Zählerstart versetzt. Somit übernimmt der Speicher 5 immer einen der Dauer einer Halbperiode der Meßspannung UM proportionalen Zählwert, und zwar entspricht dieser dem Quotienten aus der Generatorfrequenz und der doppelten Meßfrequenz fM.The negative pulses from the signal conditioning circuit become the control input 52 of a memory 5 and cause a takeover when they occur the respective count of the counter 3 via p parallel input lines 51 in the memory 5. This happens in each case with an interval of a full period of the Square-wave voltage with frequency fM, but by a half period compared to the start of the counter offset. Thus, the memory 5 always takes one of the duration of a half period the measuring voltage UM proportional count value, and this corresponds to the quotient from the generator frequency and twice the measuring frequency fM.

Anstelle der versetzten Übernahme des Zählerstandes in den Speicher 5 ist auch eine gleichzeitige Übernahme mit dem Zählerstart möglich. Der Halbperiodenversatz wurde im Ausführungsbeispiel gewählt, weil die betreffenden Signale in der Gesamtanordnung, zu der der Anmeldungsgegenstand gehört, noch weitere Vorgänge steuern. Für die prinzipielle Funktion des Anmeldungsgegenstandes ist das jedoch unerheblich.Instead of the offset transfer of the counter reading into the memory 5 a simultaneous transfer with the start of the counter is also possible. The half-period offset was chosen in the exemplary embodiment because the relevant signals in the overall arrangement, to which the subject of the registration belongs, still control other processes. For the principal However, this is irrelevant to the function of the subject of the application.

Im Ausführungsbeispiel sind Frequenzen fM zwischen 200 Hz und 3500 Hz zu berücksichtigen. Der Generator 4 gibt eine konstante Frequenz fK von 10 MHz ab. Folglich wird bei == 200 Hz ein Zählwert von 25000 in den Speicher 5 übertragen, bei fM = 3500 ein Zählwert von 1428. Das setzt einen Zähler 3 mit mindestens 15 Stufen voraus, ebenso muß der Speicher 5 mindestens 15 Stufen aufweisen (p#15).In the exemplary embodiment, frequencies fM are between 200 Hz and 3500 Hz to be considered. The generator 4 gives a constant frequency fK of 10 MHz away. Consequently, at == 200 Hz a count of 25000 in the memory 5 transferred, with fM = 3500 a count value of 1428. This sets a counter 3 with at least 15 steps ahead, memory 5 must also have at least 15 steps (p # 15).

Von diesen p Stufen des Speichers 5 sind die höchstwertigen über q Ausgangsleitungen mit q Paralleleingängen 62 eines +/--Zählers 6 verbunden, desgleichen führen die q Ausgangsleitungen und eine weitere Ausgangsleitung 53 zu q+l Paralleleingängen 72 eines weiteren +/--Zählers 7.Of these p stages of the memory 5, the most significant are over q Output lines connected to q parallel inputs 62 of a +/- counter 6, the same the q output lines and a further output line 53 lead to q + l parallel inputs 72 of another +/- counter 7.

Mit q=p-7 wird eine Zählwertuntersetzung um den Faktor 128 erzielt; q+l ist dann p-6 und bewirkt eine Untersetzung um den Faktor 64. Der +/--Zähler 6 erhält also zum Zeitpunkt der Übernahme jeweils den 128. Teil des im Speicher 5 enthaltenen Zählwerts, während der +/--Zähler 7 den 64. Teil dieses Zählwerts zugeführt bekommt.With q = p-7, a count reduction by a factor of 128 is achieved; q + l is then p-6 and results in a reduction by a factor of 64. The +/- counter 6 therefore receives the 128th part of the in memory at the time of takeover 5 contained count value, while the +/- counter 7 the 64th part of this count value gets fed.

Da der Zählwert im Speicher 5 dem Quotienten fK/2fM entspricht, ist der in den +/--Zehler 6 übertragene Zählwert fK/256fM und der in den +/--Zähler 7 übertragene Zählwert fK/128fM-Der höchste in den +/--Zähler 7 gelangende Zählwert ist hier 390, was einen mindestens 9stufigen Zähler erfordert. Für den +/--Zähler 6 ist der höchste Zählwert 195; er enthält aber mindestens eine weitere Stufe über den für den Wert 195 erforderlichen 8 Stufen, ist also mindestens 9stufig aufgebaut. Die zusätzliche Stufe dient als Vorzeichenstufe. Sie führt bei positivem Vorzeichen niedriges, bei negativem Vorzeichen des Zählerstandes hohes Potential.Since the count value in memory 5 corresponds to the quotient fK / 2fM the count value fK / 256fM transferred to the +/- counter 6 and that to the +/- counter 7 count value transferred fK / 128fM-The highest count value that got into the + / - counter 7 here is 390, which requires a counter with at least 9 levels. For the +/- counter 6 is the highest count 195; but it contains at least one more level above the 8 levels required for the value 195, so it has at least 9 levels. The additional stage serves as a sign stage. It leads with a positive sign low potential, with a negative sign of the counter reading high potential.

Die Eingänge 61 und 71 beider +/--Zähler 6 und 7 sind an den Taktgeneratoren 4 angeschlossen und werden im 10-MHz-Takt mit Impulsen, die sie rückwärts zählen, beaufschlagt.The inputs 61 and 71 of both + / - counters 6 and 7 are on the clock generators 4 and are connected in 10 MHz clock with pulses that they count backwards, applied.

Jeweils wenn der +/--Zähler 7 den auf seinen Zählerstand 0 folgenden Impuls erhält, gibt er am Ausgang 74 ein Überlaufsignal ab, das auf die Steuereingänge 63 und 73 beider +/--Zähler 6 und 7 gelangt und deren Rücksetzen sowie die erneute Übernahme des durch 128 bzw.In each case when the + / - counter 7 follows the counter reading 0 Receives a pulse, it emits an overflow signal at output 74, which is sent to the control inputs 63 and 73 of both + / - counters 6 and 7 and their reset as well as the new one Takeover of the 128 resp.

64 geteilten Zählwerts von Speicher 5 in die +/--Zähler 6 und 7 bewirkt.64 divided count from memory 5 in the +/- counters 6 and 7 caused.

Der Ausgang 64 der höchstwertigen Stufe des +/--Zählers 6 ist an den Takteingang 92 des Switched-Capacitor-Filters 9 angeschlossen. Dieser Ausgang liegt nach Übernahme jedes neuen Zählwerts immer so lange auf niedrigem Potential, bis der Zähler durch die Rückwärtsimpulse unter 0, d.h. in den negativen Zählbereich, gebracht wird.The output 64 of the most significant stage of the + / - counter 6 is at the Clock input 92 of the switched capacitor filter 9 is connected. This exit lies after each new count has been accepted, always at low potential until the counter through the downward pulses below 0, i.e. in the negative counting range, is brought.

Dann springt er in den Zustand hohen Potentials. Dies geschieht, wenn die Anzahl der vom Generator 4 abgegebenen Impulse den ursprünglich übernommenen Zählwert erreicht hat, mit der Anstiegsflanke des darauffolgenden Impulses.Then it jumps into the high potential state. This happens when the number of pulses emitted by the generator 4 corresponds to the number originally accepted Count has reached, with the rising edge of the following pulse.

Da der übernommene Zählwert fK/256fM beträgt, erfolgt der genannte Sprung theoretisch jeweils zu einem durch (l/fK)'(fK/256fM)=1/256fM gegebenen Zeitpunkt nach dem Überlaufsignal des +/--Zählers 6. Praktisch ist hier wegen der digitalen Verarbeitung eine geringfügige Abweichung um 1/fK=0,1 As möglich. Das hohe Potential liegt nun so lange am Ausgang 64, bis das nächste Überlaufsignal am Ausgang 74 erscheint. Dieses kommt zu einem durch (1/fK).(fK/128fM)=1/128fM (+ evtl. 0,1 µs) festgelegten Zeitpunkt. Folglich erscheint am Ausgang 64 ein Rechtecksignal der Periodendauer 1/128fM und der Frequenz 128fM.Since the count value accepted is fK / 256fM, the above takes place Theoretically, jump at a point in time given by (l / fK) '(fK / 256fM) = 1 / 256fM after the overflow signal of the + / - counter 6. This is practical because of the digital Processing a slight deviation of 1 / fK = 0.1 As possible. The high potential is now at output 64 until the next overflow signal appears at output 74. This comes through to you (1 / fK). (FK / 128fM) = 1 / 128fM (+ possibly 0.1 µs) specified time. As a result, a square-wave signal appears at the output 64 the period 1 / 128fM and the frequency 128fM.

Dieses Signal dient als Taktaignal für das Switched-Capacitor-Filter 9 und bewirkt, daß dessen Grenzfrequenz fg, die immer ein Hundertstel der Taktfrequenz ist, hier. bei 1,28 fM liegt.This signal serves as the clock signal for the switched capacitor filter 9 and causes its cutoff frequency fg, which is always a hundredth of the clock frequency is here. 1.28 sc.

Fig. 2 stellt die geschilderten Signalverläufe am Beispiel der Meßfrequenz 1000 Hz dar. Der in den Speicher 5 übertragene Zählerstand des Zählers 3 nach einer Halbperiode ist in diesem Fall 5000, was dem in Zeile a von Fig. 2 dargestellten Dualwert entspricht, einen 16stufigen Speicher vorausgesetzt.Fig. 2 shows the signal curves described using the example of the measuring frequency 1000 Hz. The count of the counter 3 transferred to the memory 5 after a Half-period is 5000 in this case, which is what is shown in line a of FIG Dual value, assuming a 16-level memory.

Die beiden +/--Zähler 6 und 7, die hier als 12stufig angenommen sind, weisen unmittelbar nach Übergabe der Signale auf den Leitungen q und 53 die in den Zeilen b und c dargestellten Zählerstände auf, die den Dezimalwerten 39 und 78 entsprechen.The two + / - counters 6 and 7, which are assumed to have 12 levels here, immediately after the transfer of the signals on lines q and 53 show the in the Lines b and c show counter readings which correspond to the decimal values 39 and 78.

In Zeile d ist das Signal des Generators 4 dargestellt.The signal from the generator 4 is shown in line d.

Da es eine Frequenz fK von 10 MHz hat, entsprechen die in Zeile i eingetragenen Intervalle je 0,1 µs. Zeile e zeigt den Signalverlauf an der ersten (niedrigstwertigen) Stufe des +/--Zählers 6. Sie wird bei einem Überlaufsignal des Zählers 7, dargestellt in Zeile h, auf 1 gesetzt, da das letzte bit in Zeile b 1 ist. In den nachfolgenden Intervallen 1-78 wechselt sie periodisch zwischen 0 und 1 hin und her. Zu Beginn des 79. Intervalls tritt wieder ein Überlaufsignal auf und setzt diese Stufe auf 1.Since it has a frequency fK of 10 MHz, those in line i correspond entered intervals of 0.1 µs each. Line e shows the signal curve on the first (least significant) level of the + / - counter 6. It is set in the event of an overflow signal from the Counter 7, shown in line h, is set to 1 because the last bit in line b is 1 is. In the following intervals 1-78 it changes periodically between 0 and 1 back and forth. At the beginning of the 79th interval, an overflow signal occurs again and sets this level to 1.

In Zeile f ist das Ausgangssignal der höchstwertigen Stufe des +/--Zählers 6 zu sehen, das zugleich das Signal am Ausgang 64 von Fig. 1 ist. Die betreffende Stufe wird mit dem ersten Überlaufsignal in Zeile h auf 0 gesetzt und bleibt bis einschließlich des 40. Intervalls auf 0.In line f is the output signal of the most significant stage of the +/- counter 6 can be seen, which is also the signal at the output 64 of FIG. The person in question Level is set to 0 with the first overflow signal in line h and remains until including the 40th interval to 0.

Im 40. Intervall haben alle Stufen des Zählers 6 die O-Lage angenommen. Mit Beginn des 41. Intervalls nehmen sie folglich alle den Wert 1 an, so auch die höchstwertige Stufe in Zeile f. Dieser Wert würde noch 211 Intervalle lang beibehalten werden, aber mit Beginn von Intervall 80 wird die Stufe durch das Überlaufsignal wieder auf 0 zurückgesetzt.In the 40th interval, all stages of counter 6 have assumed the zero position. With the beginning of the 41st interval they all take on the value 1, including the Highest level in line f. This value would be retained for another 211 intervals but at the beginning of interval 80, the stage is overflowed by the overflow signal reset to 0 again.

Zeile g zeigt den Signalverlauf an der ersten Stufe von Zähler 7. Er ist, da das letzte bit in Zeile c 0 ist, stets gegenphasig zu dem der ersten Stufe des Zählers 6 in Zeile e. Im 79. Intervall sind alle Stufen des +/--Zählers 7 in der O-Lage. Daher tritt zu Beginn des 80. Intervalls das Überlaufsignal in Zeile h auf und setzt die erste Stufe des Zählers 7 auf 0 zurück.Line g shows the signal curve at the first stage of counter 7. Since the last bit in line c is 0, it is always out of phase with that of the first Level of counter 6 in line e. All levels of the +/- counter are in the 79th interval 7 in the O-position. Therefore, the overflow signal occurs at the beginning of the 80th interval Line h and resets the first stage of counter 7 to 0.

Am Ausgang 64 von Fig. 1 tritt also im betrachteten Beispiel ein Rechtecksignal der Periodendauer von 7,9 µs auf (Zeile f in Fig. 2). Dies entspricht einer Frequenz von 126 582 Hz. Die Grenzfrequenz fg des Switched-Capacitor-Filters 9 leitet sich daraus zu 1265,82 Hz ab.In the example under consideration, a square-wave signal occurs at the output 64 of FIG. 1 the period of 7.9 microseconds (line f in Fig. 2). This corresponds to a frequency of 126 582 Hz. The cutoff frequency fg of the switched capacitor filter 9 is derived from this to 1265.82 Hz.

Sie müßte theoretisch 1280 Hz betragen, doch spielt diese Abweichung, die auf einer Unsicherheit um 1 Intervall von 0,1 µs in der Periodendauer des Taktsignals beruht, keine Rolle, zumal die Periodendauer nur um diese 0,1 µs erhöht werden kann, was die Grenzfrequenz etwas nach unten verschiebt. Auf die Meßspannung, die dem Switched-Capacitor-Filter 9 über einen als Anti-Aliasing-Filter wirkenden Tiefpaß 8 zugeführt wird, hat diese Verschiebung keinen Einfluß.Theoretically it should be 1280 Hz, but this deviation which is based on an uncertainty of 1 interval of 0.1 µs in the period of the clock signal does not matter, especially since the period is only around 0.1 µs elevated which shifts the cut-off frequency down a little. On the measuring voltage, which act as an anti-aliasing filter to the switched capacitor filter 9 Low-pass filter 8 is supplied, this shift has no effect.

Die Anordnung eines Tiefpasses 8 vor und eines Tiefpasses 10 hinter dem Switched-Capacitor-Filter 9 ist hier wie bei der Anordnung der Hauptanmeldung getroffen, um zu verhindern, daß Anteile der Taktsignalfrequenz zum Signaleingang 91 und zum Ausgang 11 gelangen können.The arrangement of a low-pass 8 in front of and a low-pass 10 behind the switched capacitor filter 9 is here as in the arrangement of the main application taken to prevent components of the clock signal frequency from being sent to the signal input 91 and can get to exit 11.

Die umzusetzende Meßspannung UM wird nach ihrer Umsetzung in Rechteckspannungen durch die Begrenzerschaltung 1 direkt dem Tiefpaß 8 zugeführt. Nach Durchlaufen des Switched-Capacitor-Filters 9 erscheint sie als Sinusspannung entsprechender Frequenz, aber konstanter Amplitude an dessen Ausgang 93 und kann am Ausgang 11 des nachgeschalteten Tiefpasses 10 abgenommen werden.The measurement voltage UM to be converted is converted into square-wave voltages fed directly to the low-pass filter 8 through the limiter circuit 1. After going through of the switched capacitor filter 9, it appears more appropriate as a sinusoidal voltage Frequency, but constant amplitude at its output 93 and can at output 11 of the downstream low-pass filter 10 can be removed.

Wie bei der Hauptanmeldung kann man auch hier vor die Signalformerschaltung 2 eine Untersetzerstufe mit dem Untersetzungsfaktor 2 schalten, die bewirkt, daß nur volle Perioden der Meßspannung UM ausgewertet werden, so daß Ungenauigkeiten in den Nulldurchgängen keine falsche Einstellung des Switched-Capacitor-Filters 9 herbeiführen. Die Frequenzteilung beim Übergang zwischen dem Speicher 5 und den +/--Zählern 6 und 7 muß dann um die Faktoren 256 und 128 (statt 128 und 64) geschehen. Diese Untersetzung hat hier noch den weiteren Vorteil, daß sie die Genauigkeit. mit der die Grenzfrequenz aus der Meßfrequenz abgeleitet wird, erhöht, da sie die Auflösung um den Faktor 2 verfeinert.As with the main application, you can also use the signal conditioning circuit here 2 switch a reduction stage with the reduction factor 2, which has the effect that only full periods of the measuring voltage UM are evaluated, so that inaccuracies No incorrect setting of the switched capacitor filter in the zero crossings 9 bring about. The frequency division in the transition between the memory 5 and the + / - counters 6 and 7 must then by the factors 256 and 128 (instead of 128 and 64) happen. This reduction has the further advantage that it increases the accuracy. with which the cut-off frequency is derived from the measuring frequency, because it increases the Resolution refined by a factor of 2.

Die Zeit bis zur richtigen Einstellung der Grenzfrequenz fg liegt bei Halbperiodenauswertung zwischen 0,15 ms für 3500 Hz und 2,5 ms für 200 Hz. Bei Auswertung ganzer Perioden verdoppelt sie sich, beträgt also maximal 5 ms.The time until the correct setting of the cut-off frequency fg has elapsed with half-period evaluation between 0.15 ms for 3500 Hz and 2.5 ms for 200 Hz It doubles the evaluation of entire periods, i.e. a maximum of 5 ms.

Das ist hinreichend schnell, auch beim Wobbeln, zumal bei einer Anderung der Frequenz fM der Meßspannung keine undefinierten Zustände wie bei einer Regelung eintreten, sondern die vorhergehende Grenzfrequenz noch Bruchteile von Millisekunden bis wenige Millisekunden beibehalten wird.This is fast enough, even when wobbling, especially when there is a change the frequency fM of the measuring voltage no undefined states as in a regulation occur, but the previous cut-off frequency is still a fraction of a millisecond until a few milliseconds is maintained.

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Claims (5)

Patentansprüche Anordnung zum Umsetzen einer Meßspannung mit sich ändernder Amplitude und innerhalb eines bestimmten Bereiches beliebiger Frequenz in eine Spannung jeweils gleicher Frequenz mit konstanter Amplitude, bei der die Meßspannung mittels einer Begrenzerschaltung (1) in eine Rechteckspannung der jeweils gleichen Frequenz fM umgewandelt wird, die einem Tiefpaß steuerbarer Grenzfrequenz fg zugeführt wird, und die Grenzfrequenz fg durch ein aus der Frequenz fM der Meßspannung abgeleitetes Signal nach der Beziehung: fg = Y zumfM gesteuert wird, wobei 1 < y < 2 ist, nach Patentanmeldung P 32 05 683.4-35, dadurch gekennzeichnet, daß dem als Tiefpaß steuerbarer Grenzfrequenz eingesetzten Switched-Capacitor-Filter (9) bekannter Bauart, dessen Grenzfrequenz fg durch die Frequenz fT eines Taktsignals bestimmt ist, ein Taktsignal zugeführt wird, dessen Frequenz fT durch die Frequenz fM der Meßspannung dadurch gesteuert wird, daß die Periodendauer 1/M der Meßspannung durch Auszählen mit einem von einem Generator (4) abgegebenen Signal der konstanten Frequenz fK ermittelt und der fK/fM entsprechende Zählwert um einen Faktor a untersetzt wird, der dem Doppelten des gewünschten Verhältnisses von fT/fM entspricht, und durch eine Zählerschaltung (6), die mit dem Signal der Frequenz fK beaufschlagt wird, jeweils bei Übereinstimmung ihres Zählerstandes mit dem fK/afM entsprechenden Wert-das abwechselnde Anlegen von niedrigem und hohem Potential an den Taktsignaleingang (92) des Switched-Capacitor-Filters (9) gesteuert wird (Fig. 1). Claims arrangement for converting a measuring voltage with itself changing amplitude and within a certain range of any frequency into a voltage of the same frequency with constant amplitude, at which the Measurement voltage by means of a limiter circuit (1) into a square-wave voltage of each same frequency fM is converted to a low-pass controllable cutoff frequency fg is supplied, and the cut-off frequency fg by one from the frequency fM of the measuring voltage derived signal according to the relationship: fg = Y is controlled to fM, where 1 < y <2, according to patent application P 32 05 683.4-35, characterized in that the switched capacitor filter used as a low-pass controllable cut-off frequency (9) of known design, the cutoff frequency fg of which is determined by the frequency fT of a clock signal is determined, a clock signal is supplied whose frequency fT by the frequency fM of the measuring voltage is controlled by the period 1 / M of the measuring voltage by counting with a signal emitted by a generator (4) of the constant Frequency fK is determined and the counter value corresponding to fK / fM is reduced by a factor of a which corresponds to twice the desired ratio of fT / fM, and by a counter circuit (6) to which the signal of the frequency fK is applied is, in each case when their counter reading agrees with the corresponding fK / afM Value - the alternating application of low and high potential to the clock signal input (92) of the switched capacitor filter (9) is controlled (Fig. 1). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zählerschaltung (6) ein +/--Zähler eingesetzt ist, der seinen jeweiligen Anfangswert fK/afM mit der Frequenz fK rückwärts zählt, und ein zweiter +/--Zähler (7) eingesetzt ist, der auf einen Anfangswert von 2fK/afM geladen und dann ebenfalls mit der Frequenz fK rückwärts gezählt wird, wobei der zweite +/--Zähler (7), der die Periodendauer des Taktsignals bestimmt, jeweils bei Unterschreiten seiner O-Stellung beide +/--Zähler (6 und 7) zurückstellt und das Laden mit neuen Anfangswerten fK/afM und 2fK/afM steuert, während der erste +/--Zähler (6) sowohl im positiven als auch im negativen Bereich betrieben wird und der Ausgang (64) seiner Vorzeichenstufe unmittelbar das Taktsignal liefert.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that as a counter circuit (6) a + / - counter is used, which uses its respective initial value fK / afM the frequency fK counts down, and a second +/- counter (7) is inserted, which is loaded to an initial value of 2fK / afM and then also with the frequency fK is counted backwards, with the second +/- counter (7), the period duration of the clock signal, both +/- counters when it falls below its 0 position (6 and 7) resets and loading with new initial values fK / afM and 2fK / afM controls, while the first +/- counter (6) is both positive and negative Area is operated and the output (64) of its sign stage directly the Supplies clock signal. 3. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Untersetzung des Zählwerts fK/fM um den Faktor a bzw. a/2 dadurch bewirkt wird, daß von p Stufen eines Speichers (5), in dem dieser Zählwert gespeichert ist, nur die Ausgänge der oberen q bzw. q+l Stufen weitergeführt sind, wobei 2p-q = a bzw.3. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the reduction of the count value fK / fM by the factor a or a / 2 is effected in that of p stages of a memory (5) in which this Counter value is stored, only the outputs of the upper q or q + l stages are continued are, where 2p-q = a resp. 2P-q-1=a/2 ist. 2P-q-1 = a / 2. 4. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auszählen der Periodendauer l/fM der Meßspannung ein Zähler (3) mit p Stufen eingesetzt ist, dessen Zähleingang (32) mit dem Generator (4) der konstanten Frequenz fK verbunden ist und dessen Steuereingang (31) an den Ausgang einer Impulsformerschaltung (2) angeschlossen ist, die aus der in eine Rechteckspannung umgewandelten Meßspannung bei einer bestimmten Phasenlage, vorzugsweise 0° bzw. 3600, ein Startsignal für den Zähler (3) ableitet und bei einer anderen Phasenlage, vorzugsweise 1800, ein an den Steuereingang 52 des Speichers (5) gelangendes Signal zur Übernahme des auf p Ausgängen des Zählers (3) anstehenden Zählwerts auf entsprechende Eingänge (51) des Speichers (5) erzeugt.4. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that for counting the period l / fM of the measuring voltage a counter (3) with p steps is used, the counting input (32) of which with the generator (4) connected to the constant frequency fK and its control input (31) is connected to the output of a pulse shaper circuit (2), which consists of the measuring voltage converted into a square wave voltage at a certain phase position, preferably 0 ° or 3600, a start signal for the counter (3) derives and at one other phase position, preferably 1800, to the control input 52 of the memory (5) incoming signal to take over what is pending on p outputs of counter (3) Count value generated on corresponding inputs (51) of the memory (5). 5. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformerschaltung (2) eine Untersetzerstufe um den Faktor 2 vorgeschaltet ist, so daß nur bei vollen Perioden der Meßspannung UM abwechselnd Startsignale für den Zähler (3) und Übernahmesignale für den Speicher (5) aus der Meßspannung abgeleitet werden.5. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pulse shaping circuit (2) has a reduction stage is connected upstream by a factor of 2, so that only with full periods of the measuring voltage UM alternating start signals for the counter (3) and acceptance signals for the memory (5) can be derived from the measurement voltage.
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